自动控制元件03.ppt

自动控制元件 静态 当控制电压 Ua 和负载转矩 TL 均不变的情况下 伺服电动机运行在一定转速 n 时所对应的稳定工作状态 简称稳态 静态四大关系式 1 3直流伺服电动机的静态特性 直流伺服电动机的静态特性 控制方式 电枢控制或 直流伺服电动机的静态特性 转矩平衡时 Tem Tc 负载总转矩 其中 一 电枢控制时的机械特性 Ua保持不变时 n f Tem 的关系式中 机械特性 理想空载转速斜率和硬度堵转转矩 不同控制电压时的机械特性 机械特性 控制特性 直流伺服电动机在负载阻转矩一定的条件下 稳态转速随控制电压的改变而变化 这个变化规律叫做控制特性 二 直流伺服电动机的控制特性 控制特性的数学描述其中 始动电压电压平衡方程式可写成 负载转矩的大小决定了控制电流的大小 三 机械特性曲线上的工作点和负载线 四 直流伺服电动机的工作状态 1 电动机状态电源电压 Ua Ea Ua的方向与Ea相反 电流 方向与Ea相反 数值小于堵转电流 电磁转矩 方向与转速n相同 数值小于堵转转矩 能量关系 电能转化为机械能 转速 低于理想空载转速 2 发电机状态电源电压 Ua Ea Ua的方向仍与Ea相反 电流 方向与Ea方向相同 电磁转矩 方向与电机转速n相反 电磁转矩起制动作用 能量关系 机械能转化为电能 转速 高于理想空载转速 在发电机状态 一部分动能转化为电能并回送到电网或功率放大器中 这种现象称为能量回馈 发电机状态又称回馈制动 3 能耗制动状态这种运行方式是利用电动机原来积蓄的转动动能发电 以产生电磁转矩进行制动 所以称为能耗制动或动能制动 能耗制动时的电枢电流为 4 反接制动状态电源电压 与Ea同向 使电流朝同一方向流动 电枢电流 与电动势Ea 电源电压Ua同方向 故电流值为电磁转矩 与转速方向相反 起制动作用 数值大于堵转转矩 由于电枢电流大 制动的电磁转矩大 所以制动效果比发电机状态或能耗制动状态更明显 能量关系 电机既消耗电能 又消耗机械能 这些能量全部变成电机的损耗 其中主要是电机铜损耗 1 5直流伺服电动机的选择 一 直流伺服电动机的额定值 额定功率 电动机在额定工况运行时 其轴端输出的机械功率 额定电压 额定工况运行时 电动机的励磁绕组和电枢绕组上所加的电压值 电枢控制时 励磁绕组加额定电压 额定电流 电动机在额定电压下 负载达到额定功率时的电枢电流和励磁电流值 对于连续运行的直流电动机 其额定电流就是电机长期安全运行的最大电流 短期超过额定电流 如起动时 是允许的 但长期超过额定电流将会使电机绕组和换向器损坏 额定转速 电动机在额定工况运行时每分钟的转数 它不是电动机允许的最高转速 额定转矩 电动机在额定工况时的输出转矩 二 直流伺服电动机型号 思考题和习题 1 1当直流伺服电动机处于稳定运行时 电磁转矩由什么决定 控制电流由什么决定 为什么 1 2如果用直流发电机作为直流伺服电动机的负载 如图1 50所示 当其他条件不变时 减小或增大发电机的负载电阻Rf 伺服电动机转速将如何变化 为什么 1 3当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时 控制电压升高将使稳态的电磁转矩 控制电流 转速发生怎样的变化 为什么 1 4如果直流伺服电动机的励磁电压下降 试分析将对它的机械特性和控制特性产生怎样的影响 1 5电枢控制伺服电动机 当控制电压和励磁电压均不变时 如果电动机轴上负载减小 试问稳定后的控制电流 电磁转矩和转速都将发生怎样的变化 并用机械特性分析从原稳态到新稳态的变化过程 如果伺服电动机轴上负载变大 这些参量又将怎样变化呢 1 6欲使用某直流伺服电动机 需要取得其机械特性 现测得控制电压Ua 100V时的两组数据 见表l 7所列 试画出相应的机械特性 1 7由两台完全相同的直流电机组成电动机 发电机组 它们的励磁电压均为110V 电枢绕组电阻为75 当发电机空载时 电动机电枢加110V电压 电枢电流为0 12A 机组的转速为4500r min 试求 1 发电机空载时的输出电压 2 电动